KR19990066948A - 유체도관 시스템 누출 검사장치 및 방법 - Google Patents

유체도관 시스템 누출 검사장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 장치(20)는 예를 들면 누출이 있는 것으로 의심되는 가정용 연료 가스 시스템의 고립된 부분에 연결된다. 본 장치는 기록된 시간 동안 실제 가스 누출결과에 의한 시스템내 압력강하를 결정하고, 계속해서 실제 누출뿐만 아니라 본 장치에 의해 제공되는 인위적인 보정된 오리피스를 통한 누출의 결과로 인한 시스템내 압력강하를 결정한다. 데이터는 본 장치에 의해 시스템으로부터의 실제 누출속도를 결정하기 위해 사용된 방정식에 사용된다. 본 방법은 압력강하 측정기 사이에서 시스템을 재가압할 필요를 없게 하거나 또는 검사되는 부피를 알아야 하거나 가정할 필요를 없게 한다.

Description

유체도관 시스템 누출 검사장치 및 방법
본 발명은 가정용 연료 가스 공급 시스템 또는 설비 등의 유체도관 시스템의 가스 누출을 검사하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 상기와 같은 시스템 또는 설비로부터 누출되는 부피 누출속도를 검사하여 결정하기 위한 것에 관한 것이다.
본 출원인이 고려한 가정용 가스 공급 시스템 부분은 이하와 같이 : 가스 미터와 주 차단코크 또는 밸브(보통 가스 미터의 유입구측, 업스트림에 또는 이에 매우 인접하게 위치함)간의 파이프; 가스 미터 자체; 및 가스 미터의 유출구와 다운 스트림 설비간의 파이프로 구성된다. 누출이 있는 것으로 의심되는 상기 시스템의 누출을 검사하기 위해 현재 사용하는 한 방법은, 차단 밸브와 또는 각 가스제어밸브를 닫음으로써 시스템을 고립시키고, 차단밸브를 열어 시스템에 압력을 가하고, 차단밸브를 닫고, 그리고 미리 결정된 시스템내 압력으로부터의 일정시간동안 고립 시스템내의 압력 강하를 측정하는 것을 포함한다. 미리 결정된 최대 허용가능 압력강하를 초과하지 않으면 시스템은 문제가 없는 것으로 생각된다.
전술한 방법은 상기 시스템의 모든 부분이 대략 동일 체적을 가진다고 가정한다. 과거에는 영국내에서 가스미터가 고립 시스템의 전체 부피의 상당 부분을 차지하는 표준 가스 미터가 다년간 사용되어 왔기 때문에 이 가정은 상당히 타당하였다. 따라서, 다른 시스템내 파이프에서의 부피 차이는 무시될 수 있었다. 그러나, 새로운 상대적으로 저부피의 가스 미터가 사용됨에 따라 시스템에서 시스템간의 파이프 부피 차이점 또는 다른 저부피 가스미터간의 차이점을 무시할수 없게 되었고, 따라서 이전의 가정은 더 이상 타당하지 않게 되었다.
산업용 가스 시스템 또는 설비의 가스부피 누출속도를 측정해야할 시스템의 부피의 가정 또는 결정의 필요없이 검사하기 위한 방법이 이미 알려져 있다. 이 방법은 시스템을 고립시키고, 미리 결정된 압력까지 시스템에 압력을 가하고, 고정된 시간(T1)동안 미리 결정된 압력으로부터의 압력 강하(△P1)를 측정하고, 시스템에 동일한 시작 압력 또는 미리 결정된 압력까지 다시 압력을 가하고, 시스템내에 보정된 오리피스 즉 알려진 '인위적 누출'을 도입하고, 그 후 실제 누출 및 '인위적 누출'의 결과 시스템내에 동일한 압력강하(△P1)가 일어나기 까지의 시간(T2)을 측정하는 것을 포함한다.
설비의 누출 속도는 이하의 수학식 1에 의해 얻어진다.
누출 속도 = (F×T2)/ (T1- T2)
여기서 F는 동일 압력에서 측정된 인위적 누출을 통한 알려진 유속이다.
전술한 방법은 압력강하를 측정하기 위한 이른바 'U 게이지'라고 하는 마노미터(manometer)와 시간을 측정하기 위한 스톱워치를 사용하여 수동으로 실행된다.
본 발명의 목적은 시스템에 다시 압력을 가할 필요가 없는 누출속도 측정방법 및 이 방법을 실시하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 면에 따르면, 누출있는 도관 시스템으로부터 유체 누출속도를 결정하기 위한 방법으로서, 시스템에 압력을 가하고, 가압하는 것을 종료하고, 시작시간(T0)으로부터의 시스템내 제 1 압력강하 및 시간을 측정하고, 시스템내 압력이 압력 P1까지 미리 결정된 압력강하량(△P1) 만큼 떨어질때까지 걸린 시간(T1) 또는 미리 결정된 시간(T2)보다 적은 시간내에 △P1에 도달하지 못하는 시간을 결정하고, 미리 결정된 시간 T2동안 압력 P1까지의 압력강하 (△P2)를 결정하고, 그 후 시스템으로의 재가압없이 미리 결정된 시간(T2) 또는 시간(T1)의 종료와 실질적으로 동시 시작하는 재시작 시간부터 시스템내 실제 누출과 시스템내에 도입된 보정된 누출에 의해 시스템내 제 2 압력강하 까지 걸린 시간(T3)을 결정하고, 여기서 △P3= (△P1또는 △P2) ×K 이며, △P1및 △P2는 초기에 결정된 것이 적용가능하고 K는 상수이고, 이하의 수학식 2에 따라 실제 누출속도를 계산한다.
누출속도 = {C×[보정된 누출속도] ×T3} / {(T1또는 T2) - T3}
여기서 C는 상수이다.
위에서 언급된 상수 K는 1일 수 있으며, 이 경우 △P3= △P1또는 △P2가 된다.
그러나, 본 출원인은 누출속도 방정식이 (적어도 어느정도로) 이하의 사실을 고려한다면 보다 정확한 누출속도 측정 결과가 얻어질수 있다는 점을 발견했다. 즉, 제 2 압력강하가 제 1 압력강하보다 낮은 압력부터 시작하면, 제 2 압력 측정동안의 실제 누출을 통한 방출 속도는 보다 높은 초기 시작 압력(P0)부터 측정했다면 도달했을 것에 비해 낮게 될것이라는 사실이다. 보다 구체적으로, 본 출원인은 그러한 보다 정확한 결과를 T3가 결정되는 제 2 압력강하(△P3)가 제 1 압력강하(△P1또는 △P2)의 변화 비율과 실질적으로 동일하도록 함으로써 얻었으며, 이 경우 방정식에서 각각은 이하의 수학식 3으로 표시되면 적절하다.
△P3= (△P1또는 △P2) ×K
K = (P0-△P1)/ P0또는 (P0-△P2)/ P0
또한 K = P1/ P0또는 P2/ P0
이 방법은 가스미터, 가스미터와 미터의 유입구의 업스트림에 위치한 밸브 또는 차단코크간의 파이프, 및 가스미터의 유출구와 미터의 다운스트림에 위치한 하나 이상의 가스-연소 설비의 가스제어밸브간의 파이프를 포함하는 연료가스 시스템을 검사하는데 사용될 수 있다. 이 경우 상기 방법은, 시스템에 압력을 가하기 전에 차단 밸브 및 또는 각 가스제어 밸브를 닫고, 차단 밸브를 열어 가스가 시스템내로 들어가도록 함으로써 시스템에 압력을 가하고, 그리고 차단 밸브를 닫아서 고립 시스템을 형성하는 단계를 포함한다.
시스템의 가압 종료후 그리고 시스템내 제 1 압력강하를 검사하기 전에, 시스템내의 압력을 체크하여 시스템내 제 1 압력강하 검사를 시작하기 전에 더 이상 압력이 증가하지 않음을 확인하는 것이 편리하다. 체크했을 때 시스템내 압력이 여전히 증가하면, 이는 흔히 두가지중 하나를 의미한다. 첫 번째로, 차단밸브에 이상이 있어 가스가 공급원으로부터 밸브를 통과하여 검사될 시스템내로 계속 유입되는 것이다. 이 경우, 차단밸브는 시스템으로부터의 가스 누출 검사전에 교체되어야 한다. 두 번째로, 시스템이 아직 안정되지 않은 것이다. 이 경우, 시스템내 제 1 압력강하가 측정되는 시작 시간이 시스템내 압력이 안정될때까지 지연된다. 본 명세서에서 '안정화'는 시스템내 압력이 일정하거나 또는 떨어지는 것을 의미한다.
그러나, 가스압력 조절기 또는 조정기가 차단코크와 미터 유입구 사이에 도입된 경우, 차단코크를 닫으면 압력은 떨어지기 시작하기 전에 초기에 상승한다. 이는 조정기가 시스템의 다운스트림부로의 가스의 방출을 방지하는 이른바 조정기 록-업에 의해 야기된다. 이는 다운스트림 가스 압력이 미리 결정된 최대값을 초과하면 조정기가 '록-업' 되도록 설계된 미터 조정기에서 일어난다. 차단코크의 업스트림 선압력이 미리 결정된 허용가능 최대값을 초과하고 파이프 다운스트림 부분에 초기에 빠르게 차단코크를 열고 닫음으로써 압력이 가해진다면, 조정기의 시스템 다운스트림의 부분이 미리 결정된 허용가능 최대값보다 큰 압력으로 가압될 수 있다. 그리고 나서 조정기는 록업된다. 시스템이 누출되어 압력이 강하하기 때문에 조정기는 그 후 해제되고 차단코크와 조정기간이 파이프로부터 가스를 시스템의 다운스트림부분으로 방출한다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 유체 포함 시스템으로부터 누출속도 결정에 사용되는 장치로서;
- 유체를 시스템으로부터 수용하기 위한 유입 수단,
- 유입구를 유체압력 검지수단에 연결하는 도관수단,
- 보정된 오리피스 수단을 도관수단에 연결하기 위한 선택적으로 개방가능한 밸브수단,
- 데이터 저장수단,
- 데이터 처리수단,
- 데이터 표시수단,
- 프로그램된 제어수단, 및
- 제어수단을 동작개시하도록 하는 수단을 포함하고,
상기 제어수단은, 시작시간부터 밸브수단이 닫힌채로 압력 검지수단에 의해 측정되는 시스템내 압력 강하를, 미리 결정된 압력강하 △P1이 미리결정된 시간 T2보다 적은 시간 T1내에 일어나는지 입증하기 위한 시간동안 감시하고, 만약 그러하면 △P1및 T1을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고, 그러나 만약 △P1이 미리결정된 시간 T2동안 도달되지 않으면 데이터 저장수단에 T2및 시간 T2동안 발생하는 압력강하 △P2를 나타내는 데이터를 저장하고;
그 후 실질적으로 시간 T1(△P1가 저장된) 또는 시간 T2와 일치하는 새로운 시작시간부터, 밸브 수단을 열어 설비가 사용중일 때 보정된 오리피스가 유체도관 시스템과 연결되도록 하고 따라서 유입구를 통하여 시스템과 연결되도록 하며, 압력검지수단에 의해 검지되는 압력이 △P1(여기서 △P1은 저장되었음) 또는 △P2까지 떨어지는데 걸린 시간 T3을 결정하고, 데이터 저장수단에 T3을 나타내는 데이터를 저장하고;
이하의 수학식 2로 표시되는 방정식에 의해 시스템의 누출속도를 계산하도록 프로그램된 데이터 처리수단에 데이터 저장수단으로부터 T1또는T2및 T3을 나타내는 데이터를 입력하고,
(수학식 2)
누출속도 = {C × [보정된 누출속도] × T3}/ (T1또는 T2) -T3
여기서, C는 상수
; 계산된 누출속도를 데이터 표시수단에 표시하도록 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 유체를 포함하는 시스템으로부터의 누출속도 결정에 사용되는 장치로서;
- 유체를 시스템으로부터 수용하기 위한 유입 수단,
- 유입구를 유체압력 검지수단에 연결하는 도관수단,
- 보정된 오리피스 수단을 도관수단에 연결하기 위한 선택적으로 개방가능한 밸브수단,
- 데이터 저장수단,
- 데이터 처리수단,
- 데이터 표시수단,
- 프로그램된 제어수단, 및
- 제어수단을 동작개시하도록 하는 수단을 포함하고,
상기 제어수단은, 시작시간 및 시작압력 P0부터, 밸브수단이 닫힌채로 미리결정된 시간 T2보다 적은 시간 T1내에 압력 P1까지의 미리 결정된 압력강하 △P1이 일어나는지 확인하기 위한 시간동안, 압력 검지수단에 의해 측정되는 시스템내 압력 강하를 감시하고, 만약 그러하면 △P1및 T1또는 △P1, P1및 T1을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고, 그러나 만약 △P1이 미리결정된 시간 T2동안 도달되지 않으면 데이터 저장수단에 T2, 또는 △P2, PL및 T2동안 발생하는 압력 PL까지의 압력강하 △P2및 시간 T2를 나타내는 데이터를 저장하고;
그 후 실질적으로 시간 T1(△P1가 저장된) 또는 시간 T2(△P2가 저장된)와 일치하는 새로운 시작시간부터, 밸브 수단을 열어 설비가 사용중일 때 보정된 오리피스가 유체도관 시스템과 연결되도록 하고 따라서 유입구를 통하여 시스템과 연결되도록 하며, 저장된 △P1또는 △P1를 나타내는 데이터를 데이터 저장수단으로부터 데이터 처리수단으로 입력하고, 데이터 처리수단은 압력검지수단에 의해 검지되는 시스템내 제 2 압력강하를 방정식 △P3= (△P1또는 △P2) × K, (여기서 K는 상수)으로 계산하고, △P3를 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고, 압력검지수단에 의해 검지되는 압력이 △P3까지 떨어지는데 걸린 시간 T3을 결정하고, T3을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고;
이하의 수학식 4로 표시되는 방정식에 의해 시스템의 누출속도를 계산하도록 프로그램된 데이터 처리수단에 T1또는 T2및 T3을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단으로부터 입력하고,
(수학식 2)
누출속도 = {C × [보정된 누출속도] × T3}/ {(T1또는 T2) -T3}
여기서, C는 상수
; 계산된 누출속도를 데이터 표시수단에 표시한다.
위에서 설명한 바와같이 상수 K는 이하인 것이 바람직하다.
상수 K = {P0-(△P1또는 △P2)} / P0= P1또는 PL/ P0
상기 경우, 장치의 데이터 저장수단은 시작 압력 P0을 나타내는 데이터를 저장하고, 데이터 저장수단으로부터 P0및 △P1또는 △P2를 나타내는 데이터가 데이터 처리수단에 입력되고, 데이터 처리수단은 △P3를 계산하기 위한 방정식에서 사용되는 방정식 K = {P0-(△P1또는 △P2)} / P0에 의해 K를 계산하도록 프로그램되어 있다. 이와 다르게, P0을 나타내는 데이터가 저장되는 외에, P1및 PL이 △P3를 계산하는데 사용되는 방정식 K= P0또는 P1/P0에 의해 계산하도록 프로그램된 데이터 처리수단에 입력된다.
제어수단은 현재 압력이 미리 결정된 압력보다 크지 않으면 시스템내 압력강하 측정을 시작하지 않도록 프로그램될 수 있다. 이 경우, 누출속도 결정 과정 표시는 종료되고, 표시수단은 압력이 미리 결정된 압력보다 커야함을 지시하도록 될 수 있다. 장치사용자는 다시 차단코크를 열어 시스템에 압력을 더 가하고 나서 누출속도 결정 과정을 다시 시작할지를 결정할 수 있다.
제어수단은 또한 (a) T1이 미리 결정된 최소시간 Tmin보다 작은지 결정하고 그러하면 누출속도 결정과정이 종료되도록 하고 표시수단에 누출속도가 너무 커서 장치에 의해 정확하게 측정될 수 없음을 표시하고, (b) △P2가 미리 결정된 최소압력 △Pmin보다 작은지 결정하고 만약 그러하면 누출속도 결정 과정이 종료되도록 하고 표시수단에 누출이 너무 작아 장치에 의해 정확하게 측정될 수 없음을 표시하도록 프로그램될 수 있다.
또한, 제어수단은 T3가 T1또는 T2(어느것이나 적용가능)보다 큰지 결정하고 만약 그러하면 누출속도 결정 과정이 종료되도록 하고 표시수단에 에러가 있음을 표시하도록 프로그램될 수 있다.
프로그램된 제어수단은 또한 전술한 누출속도 결정 프로그램과는 다르게 개시수단에 의해, 압력센서에 의해 검지되는 유체압력이 데이터 표시수단에 의해 표시되도록 동작될 수 있다. 상기 설비는 누출속도를 결정하는 프로그램된 제어유닛의 시작전에 시스템내 압력이 증가하지 않는지 검사하기 위해 사용될 수 있다. 프로그램된 제어수단은 또한 개시수단에 의해 시작시간 부터 미리 결정된 시간 Ty까지 압력검지수단에 의해 측정되는 시스템내 압력강하 △Px을 감시하고, 미리 결정된 시간 Ty의 말기에 데이터 표시수단이 △Px및 Ty을 모두 표시하도록 동작될 수 있다.
시작시간과 시간 Ty과의 사이에, 표시수단은 일정 시간간격으로 현재 압력 및 Ty까지 남은 시간을 예를 들면 초간격 기준으로 표시할 수 있다.
본 발명은 이하의 첨부 도면을 참조하여 실시예의 설명에 의하여 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1은 가정용 연료가스 시스템의 개략도;
도 2는 본 발명에 의한 한 장치의 내부 및 앞패널의 개략도;
도 3은 본 발명에 의한 장치의 다른 개략도; 및
도 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f 및 4g는 도 2 및 도 3의 장치의 작동 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 1은 시스템으로부터 누출되는 유체의 누출속도를 결정하기 위해 본 발명에 의한 방법 및 장치가 사용될 수 있는 유체 포함 시스템의 한 예인 가정용 연료가스 시스템 또는 설비를 개략적으로 나타낸다.
시스템은 주가스원(도시 안함)에 연결된 가스 공급 파이프(1)를 포함한다. 차단코크(2)는 파이프를 닫아 가스미터(5)를 통해 다운 스트림 가스-연소 설비(3,4)로 가스가 공급되는 것을 방지한다.
가스 조절기 또는 조정기(6)가 차단 코크(2) 및 가스 미터(5) 사이에 구비된다. 가스-연소 설비(3,4)는 가스가 설비를 통해 흐르는 것을 방지할 수 있는 가스 조절밸브(7,8,9)에 의해 연결되어 있다. 가스 미터(5)는 일반적으로 폐쇄된 태핑홀을 구비하고 있으며, 이 태핑홀을 열린 위치로 조작할 수 있는 적절한 장비 또는 기구를 사용하여 시스템 내부로 접근할 수 있다.
도 2 및 도 3에 개략적으로 도시된 장치(20)는 하우징(22)을 형성하는 상부 본체(22a) 및 하부본체(22b)를 포함하며, 하우징은 손에 잡히는 크기로 하는 것이 편리하다.
하부본체(22b)는 유입수단(24)를 포함하며, 이 유입수단을 통해 예를들면 일정길이의 유연 튜브(26)(도 1 참조)를 사용하여 태핑홀(10)에 연결될 수 있다. 유체도관(28)은 유입구(24)를 압력검지수단(30)에 연결하며, 이 압력검지수단은 적어도 어느 정도로 온도 변화를 보상할 수 있는 종류인 것이 바람직하다. 밸브수단(32)은 본 실시예에서는 래칭 솔레노이드 밸브이며, 보정된 오리피스(34)를 라인(36)을 통해 도관수단(28)에 연결하도록 선택적으로 작동가능하다. 보정된 오리피스(34)는 라인(40)을 경유해 통기구(38)를 통해 대기압에 연결된다. 압력검지수단(30)은 대기압 작용구멍(42)에 연결되어 게이지 압력을 제공하거나, 또는 밀봉되어 라인(44)을 통해 차이압 또는 절대압력을 측정하도록 할 수 있다. 압력검지수단(30)은 앰프(증폭기)(52)를 통해 마이크로컨트롤러(50)에 연결된다. 마이크로컨트롤러는 적절한 프로그램이 일단 시작되면 여러 가지 프로그램된 동작이 실행될 수 있도록 한다. 마이크로컨트롤러(50)는 또한 : 판독만 가능한 컴퓨터 프로그램을 유지하는 기능의 ROM(54); 측정된 압력 변수 및 시간을 저장하는 기능을 갖는 RAM(56); 마이크로 컨트롤러를 솔레노이드밸브(32)에 연결하는 릴레이(58); 및 앞패널(22a)에 위치한 LCD 형태의 데이터 표시수단(60)에 연결된다.
마이크로컨트롤러(50)는 또한 프로그램된 제어에 따라 수학적 계산을 실행하기 위한 데이터 처리수단을 포함하는 것을 알 수 있다.
마이크로컨트롤러에 지시하고 선택된 프로그램을 시작하기 위한 입력 신호는 앞패널에 위치한 작동 버튼(62, 64, 66)에 의해 이루어진다.
배터리 전력을 절약하기 위해 디스플레이 조명은 제한된 시간 동안만 "온" 상태가 되도록 프로그램될 수 있다.
니켈 카드뮴 전지(72)가 장치에 전기 에너지를 공급하기 위해 사용된다. 니켈 카드뮴 전지는 외부 전지 충전설비 예를 들면 커넥터/소켓(74)을 통해 가정용 주전력 공급기에 의해 재충전될 수 있다.
도 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 및 4g는 프로그램된 제어 순서 및 동작을 나타내는 흐름도이다. 상기 도면에 있어서, 키로 표시된 직사각형 박스는 자동제어된 작동을 나타내고 이중 선이 양쪽에 있는 것은 수동작동은 나타낸다. 흐름도의 순서를 살펴보면, 시작(100)에서 수동 체크가 되어 단계(101)에서 차단코크(2) 및 설비 밸브(7, 8, 9)가 닫혔는지 확인한다. 장치(20)의 유입구(24)는 유연 튜브(26)에 의해 가스미터(5) 위의 탭-인-포인트(10)에서 시스템에 연결된다-단계(102). 전력은 예를 들면 전지(72)로부터 단계(103)에서 스위치 온되고 이는 LCD(60) 구동에 의해 표시된다. 선택적으로 이 단계에서 표시수단(60)은 사용자에게 가스 유입수단(24)을 대기압에 열 것을 알릴 수 있다. 이는 압력센서의 양쪽이 동일 압력이 되도록 하여 압력센서(30)의 소프트웨어 루틴이 제로가 되도록 하고, 그 후 표시를 지우기 위해 버튼(64)을 누를수 있다. 단계(104)에서, 차단코크(2) 및 밸브(7, 8, 9)간의 시스템은 차단코크를 열고 닫음으로써 가압된다. 이 후 : 선택(A)- 시간에 따라 예를 들면 초간격으로 변화하는 현재 압력을 관찰하고, 필요한 경우 미리 결정된 시간 간동안의 시스템내 압력변화를 결정하기 위한 프로그램 제어를 시작; 선택(B)- 시스템으로부터의 가스 누출속도를 결정하기 위한 제어프로그램 시작의 두 개의 선택이 있는 '메뉴 단계'(105)에 도달한다.
선택(A)에 대하여 먼저 설명한다. 버튼(62)이 눌려지면 표시수단(60)은 계속하여 고립시스템의 압력을 표시한다-단계 (106). 단계(106)으로부터, 필요한 경우, 버튼(64)은 미리 결정된 시간 예를 들면 2분동안 시스템내의 압력강하를 시작시간부터 측정하기 위해 눌려질수 있다-단계(107). 선택적으로, 압력 강하 측정 시작전에 '안정화' 시간이 도입될 수 있다. '안정화'시간 도입의 목적은 압력의 유동 예를 들면 온도 또는 제어 효과에 의한 압력 유동을 방지하기 위한 것이다. 미리 결정된 시간 동안, 표시수단은 현재 압력 및 미리 결정된 시간에 도달하기까지의 남은 시간을 표시한다-단계(108). 미리 결정된 시간의 말기에 표시수단은 미리 결정된 시간 및 미리 결정된 시간동안 측정된 압력강하를 표시한다-단계(109). 단계(106), 단계(108), 및 단계(109)중의 어느 단계에서도, 버튼(62)을 누름으로써 단계(105)로 복귀할 수 있다.
버튼(64)을 누름으로써 단계(105)에 뒤이은 선택(B)에 대하여 설명한다. 버튼(64)를 누르면, 장치는 자동적으로 시스템내 현재 압력이 미리 결정된 최대 압력보다 큰지 결정한다-단계(110). 만약 크면, 솔레노이드 밸브는 자동적으로 열려, 솔레노이드 밸브가 자동으로 보정된 오리피스를 닫는 미리 결정된 최대압력까지 압력이 떨어질때까지 인위적으로 보정된 오리피스가 유체도관에 연통하도록 하고-단계(111), 이로부터 프로그램은 단계(112)로 진행하여 표시수단은 압력 및 미리 결정된 '안정화'시간동안 기다릴 것을 표시한다. '안정화'시간의 말기에 표시수단은 현재 압력 및 "준비되었으면 진행"을 표시하여 단계(112)를 완료한다. 단계(110)에서 압력이 미리결정된 최대압력보다 크지 않으면, 프로그램은 위에서 설명한 단계(112)로 진행한다. 단계(112)에 뒤이어 단계(113)에서 표시수단이 압력이 떨어지는지 또는 떨어지기 시작했는지 확인하기 위한 검사가 이루어지고, 만약 그러하면 압력이 미리 결정된 값 이하로 떨어질 때 버튼(64)는 다시 눌려 누출속도 결정 프로그램을 시작한다-단계(114).
단계(113)에서의 압력 검사가 압력이 떨어지지지 않고 일정함을 나타내면 이는 시스템에 누출이 없거나 또는 아주 적음을 나타내고, 따라서 차단코크 및/또는 조정기는 시스템으로부터 가스가 누출되는 속도와 동일한 속도로 업스트림 가스가 시스템으로 들어가도록 한다. 압력 검사가 예를 들면 1분인 '안정화 시간' 이후에도 압력이 여전히 증가함을 나타내면, 이는 차단코크에 누출이 있어 계속 주공급원으로부터 시스템으로 가스가 흘러들어감을 의미한다. 전에 설명한 바와같이 차단코크는 검사를 실행하기 전에 교체될 필요가 있다. 본 장치는 차단코크가 교체될 필요가 있음을 표시하도록 프로그램될 수 있다. 시스템으로부터의 가스 또는 공기는 어떤 주어진 구멍 또는 개구를 통해 다른 유속을 갖기 때문에, 미터에서 장치까지의 튜브(26)내에 존재하는 공기는 보정된 오리피스를 통해 가스 대신 흐르게 되어 누출속도가 부정확하게 결정되도록 한다. 이와같은 잠재적인 문제를 피하거나 완화하기 위해, 본 장치는 수동 또는 자동으로 작동되어 래칭 솔레노이드 밸브를 예를 들면 안정화 기간동안 10초간 열어 공기가 보정된 오리피스(34) 및 튜브(26)를 통해 방출되도록 할 수 있다.
단계(110) 및 단계(111)는 차단코크(2)를 닫으면 압력이 떨어지기 전에 예를 들면 이전에 설명한 조정기 록-업의 결과 처음에 상승할 가능성을 포함한다. 따라서, 본 장치는 래칭 솔레노이드 밸브가 인위적 누출 또는 시스템의 다운스트림 부분의 압력이 미리 결정된 압력을 초과하면 압력이 솔레노이드 밸브가 오리피스를 닫게 되는 미리 결정된 압력까지 떨어질때까지 열려있게 되는 오리피스를 자동적으로 여는 보정된 오리피스를 제어한다. 그 후, 선택적으로 프로그램은 단계(111)로부터 자동화 경로를 통해 누출속도 결정 프로그램이 시작하는 단계(115)로 진행한다. 이는 조정기 록-업에 뒤이은 시스템내 압력을 감소시키는 빠른 방법을 제공한다. 이와 다르게, 장치에 의해 측정이 시작되기 전에 사용자에 의해 튜브는 수동으로 가스로 정화되고, 이를 용이하게 하기 위해 튜브와 장치는 신속-해제가능한 상호연결수단이 구비될 수 있다.
단계(114) 또는 단계(115)에 도달했다고 인식하면, 장치는 자동으로 시스템내 현재 압력이 미리 결정된 최소압력보다 큰지 결정한다-단계(116). 그렇지 않으면, 표시수단은 시스템의 압력이 미리 결정된 최소압력보다 커야함을 표시하고 이는 누출속도 결정 과정이 시스템 압력이 너무 낮은 상태에서 시작됨을 의미한다-단계(117).
단계(112), 단계(113) 또는 단계(117)중 어느 단계에서나 과정은 메뉴 단계(105)로 복귀하여, 예를 들면 시스템내 압력을 단계(116)에서의 미리 결정된 최소압력보다 충분히 크게 상승시킬수 있다.
따라서, 압력이 단계(116) 에서의 미리 결정된 압력보다 크게 되면, 프로그램은 시간이 '시작 시간'으로 설정되고 시작시간에서의 압력이 P0로 RAM(56)에 저장되고 표시수단이 예를 들면 발광된 LED 또는 정보 "대기... 검사 진행중"을 표시함으로써 누출속도 검사가 진행되고 있음을 표시하는 단계(118)로 진행한다-단계(119). 단계(118) 및 단계(119)에 뒤이어 장치는 자동으로 미리결정된 시간(T2) 보다 짧은 시간인 시간(T1)동안 미리 결정된 압력강하(△P1)이 일어났는지 결정한다-단계(120). 만약 그러하면, T1이 미리 결정된 최소시간 Tmin보다 짧은지 결정하고-단계(121); 그러하다면 표시수단은 누출이 측정하기에 너무 큼을 표시하고 검사를 종료 하며-단계(122); 반면에 그렇지 않다면 P1, △P1, 및 T1이 저장되고 시간이 시간T1부터 다시 설정된다-단계(123, 124). 단계(120)에서 △P1이 시간T2보다 짧은 시간내에 발생하지 않았다면, 시간 T2동안 발생한 압력강하 △P2가 결정된다-단계(125). 그리고 나서 △P2가 미리 결정된 최소압력 강하 △Pmin보다 작은지 결정하고-단계(126); 그러하면 표시수단은 누출이 측정하기에 너무 작음을 표시하고 검사는 종료되고-단계(127); 반면에 그러하지 않으면 PL, △P2, 및 T2는 저장되고 시간은 시간 T2부터 재설정된다-단계(128, 129).
단계(124) 또는 단계(129)와 동시에, 재설정 시간 T1또는 T2에서, 솔레노이드 밸브(32)는 자동으로 작동되어 보정된 오리피스가 유체도관과 연통하도록 하여 시스템이 시스템내의 실제 유출 및 도입된 보정된 누출 모두에 의해 누출되도록 한다-단계(130). △P1및 P1, 또는 △P2및 TL을 사용하고, P0, △P3가 단계(131)에서 도시된 식에 의해 계산된다. 재설정 시간부터 압력강하 △P3가 발생할때까지 걸린 시간 T3가 결정되고 저장된다-단계(132).
단계(133)에서 T3가 T1또는 T2보다 큰지 결정하고; 그러하면 표시수단은 에러가 있음을 표시하고 검사가 종료되고-단계(134); 그러하지 않으면 T3가 저장된다-단계(135). T1또는 T2, 및 T3를 사용하여 실제 누출속도가 단계(136)에서 이하의 수학식 2에 따라 결정된다.
(수학식 2)
누출속도 = {C × [보정된 누출속도] × T3}/ {(T1또는 T2) -T3}
표시수단은 계산된 누출속도를 표시한다-단계(137).
이상의 설명과 같이, 가스 미터 및 관련 조정기를 표함하여 약 10리터인 고립 시스템의 부피를 갖는 가스 설비의 시스템의 부분이 본 발명의 방법 및 장치에 의해 검사된다. 시스템은 약 20mbar로 가압되고 누출속도 검사의 시작은 약 1분간(안정화 기간) 지연된다. 고립 시스템내의 압력보다 작은 미리 결정된 압력은 단계(113)에서 검사가 단계(115)로 진행하기 위해 18 mbar이다. 단계(117)에서, 미리결정된 △P1은 1.5mbar 이고 미리 결정된 시간 T2는 20초이다. 단계(126)에서, 미리 결정된 최소압력강하 △Pmin은 0.0688mbar이다. 단계(136)에서, 사용된 오리피스의 누출속도는 66ml/min 이고 사용된 상수 C는 0.935이다.
상수로 사용된 수자 0.935는 넓은 범위의 시스템 부피 및 누출속도로 실험한 결과 유도된 값이다. 상수가 "1"이 아닌 이유는 오리피스를 통한 유체 누출이 이상적으로 압력 강하에 비례하지 않기 때문이다.
실제 시스템에서 200ml/min 보다 작은 총 누출일 때, 본 장치에 의해 얻어진 결과는 누출속도가 표준 버블 플로우 미터 측정 방법에 의한 결과의 약 ±3% 범위내 이었다.
따라서 본 출원인은 검사할 시스템내 실제 누출이 일정값보다 어느정도 작고 너무 크지 않은 범위일 때, 전술한 검사에 사용된 휴대가능 장치는 정확한 결과를 제공하기 위해 매우 느리고 또한 사용이 불편한 참고 측정 방법에 비해 사용이 간단하고 또한 상당히 정확한 누출속도를 얻을 수 있음을 알았다.
이와같은 쉽게 휴대가능한 장치는 기술자가 상대적으로 빠른 시간내에 고객의 가정내의 가정용 가스 설비 체크 서비스를 할수 있게 한다.
이상과 같이 본 발명의 특정 실시예가 설명되었으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변형이 만들어질 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 앞패널은 장치의 다른 기능 및 다른 프로그램을 시작하게 하는 다른 개수 및 다른 배열의 작동 버튼을 구비할 수 있다. 또한, 각 버튼과 관련된 작은 LED가 패널상에 구비되어 사용자에게 장치의 기능 예를 들면 현재 사용되는 누출속도 결정모드를 표시할 수 있다. 표시수단은 간단히 압력 또는 누출속도를 제공할 수 있다. 또한, 장치에 전력공급하는 전지는 하우징(22)내에 수용될 필요는 없고 필요한 경우 하우징에 플러그 삽입되는 분리된 플러그-인 유닛 또는 기구일 수 있다.
특히 완전 자동화된 순서에 있어서 메뉴 구동 과정을 압력 및 시간 값의 간단한 표시 및 검사 루틴의 다양한 단계를 나타내는 일련의 LED표시기로 대체할 수도 있다.

Claims (21)

  1. 유체를 포함하는 시스템으로부터 유체 누출속도를 결정하는 방법에 있어서,
    시스템에 압력을 가하고, 가압하는 것을 종료하고, 시작시간(T0) 및 압력 (P0) 부터 시스템내 제 1 압력강하 및 시간을 측정하고, 미리 결정된 시간(T2)보다 적은 시간내에 △P1에 도달하지 못하는 압력 또는 압력 Pℓ까지 미리 결정된 압력강하량 (△P1)만큼 시스템내 압력이 떨어질때까지 걸린 시간(T1)을 결정하고, 미리 결정된 시간(T2) 동안 압력 PL까지의 압력강하(△P2)를 결정하고, 그 후 시스템으로의 재가압없이 미리 결정된 시간(T2) 또는 시간(T1)의 종료와 실질적으로 일치하는 재시작 시간부터, 시스템내 실제 누출과 시스템내에 도입된 보정된 누출에 의해 시스템내 제 2 압력강하 까지 걸린 시간 (T3)을 결정하고, 여기서 △P3= (△P1또는 △P2) ×K 이며, △P1및 △P2는 초기에 결정된 것이 적용가능하고 K는 상수이고, 이하의 수학식 2에 따라 실제 누출속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정방법.
    (수학식 2)
    누출속도 = {C×[보정된 누출속도] ×T3} / {(T1또는 T2) - T3}
  2. 제 1 항에 있어서,
    K = 1 인 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    K = (P0-△P1)/ P0또는 (P0-△P2)/ P0인 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    C=0.935인 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    시스템의 가압종료후 진행하기 전에 압력이 더 이상 증가하지 않음을 확인하기 위해 시스템내 압력을 검사하는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정방법.
  6. 유체를 포함하는 시스템으로부터 유체누출속도를 결정하기 위한 장치에 있어서,
    - 유체를 시스템으로부터 수용하기 위한 유입 수단,
    - 상기 유입구를 유체압력 검지수단에 연결하는 도관수단,
    - 보정된 오리피스 수단을 상기 도관수단에 연결하기 위한 선택적으로 개방가능한 밸브수단,
    - 데이터 저장수단,
    - 데이터 처리수단,
    -데이터 표시수단,
    -프로그램된 제어수단, 및
    - 제어수단을 동작개시하도록 하는 수단을 포함하고,
    상기 제어수단은, 시작시간부터 밸브수단이 닫힌채로 압력 검지수단에 의해 측정되는 시스템내 압력 강하를, 미리 결정된 압력강하 △P1이 미리결정된 시간 T2보다 적은 시간 T1내에 일어나는지 확인하기 위한 시간동안 측정하고, 만약 그러하면 △P1및 T1을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고, 그러나 만약 △P1이 미리결정된 시간 T2동안 도달되지 않으면 데이터 저장수단에 T2및 시간 T2동안 발생하는 압력강하 △P2를 나타내는 데이터를 저장하고;
    그 후 실질적으로 시간 T1(△P1가 저장된) 또는 시간 T2와 일치하는 새로운 시작시간부터, 밸브 수단을 열어 설비가 사용중일 때 보정된 오리피스가 유체도관 시스템과 연결되도록 하고 따라서 유입구를 통하여 시스템과 연결되도록 하며, 압력검지수단에 의해 검지되는 압력이 △P1(여기서 △P1은 저장되었음) 또는 △P2까지 떨어지는데 걸린 시간 T3을 결정하고, 데이터 저장수단에 T3을 나타내는 데이터를 저장하고;
    이하의 수학식 2로 표시되는 방정식에 의해 시스템의 누출속도를 계산하도록 프로그램된 데이터 처리수단에 데이터 저장수단으로부터 T1또는T2및 T3을 나타내는 데이터를 입력하고,
    ; 계산된 누출속도를 데이터 표시수단에 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
    (수학식 2)
    누출속도 = {C × [보정된 누출속도] × T3}/ {(T1또는 T2) -T3}
    여기서, C는 상수
  7. 유체를 포함하는 시스템으로부터 유체누출속도를 결정하기 위한 장치에 있어서,
    - 유체를 시스템으로부터 수용하기 위한 유입 수단,
    - 상기 유입구를 유체압력 검지수단에 연결하는 도관수단,
    - 보정된 오리피스 수단을 상기 도관수단에 연결하기 위한 선택적으로 개방가능한 밸브수단,
    - 데이터 저장수단,
    - 데이터 처리수단,
    - 데이터 표시수단,
    - 프로그램된 제어수단, 및
    - 제어수단을 동작개시하도록 하는 수단을 포함하고,
    상기 제어수단은, 시작시간 및 시작압력 P0부터, 밸브수단이 닫힌채로 미리결정된 시간 T2보다 적은 시간 T1내에 압력 Pℓ까지의 미리 결정된 압력강하 △P1이 일어나는지 확인하기 위한 시간동안, 압력 검지수단에 의해 측정되는 시스템내 압력 강하를 감시하고, 만약 그러하면 △P1및 T1또는 △P1, Pℓ및 T1을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고, 그러나 만약 △P1이 미리결정된 시간 T2동안 도달되지 않으면 데이터 저장수단에 T2및 시간 T2동안 발생한 PL까지의 압력강하 △P2, 또는 △P2, PL및 T2를 나타내는 데이터를 저장하고;
    그 후 실질적으로 시간 T1(△P1가 저장된) 또는 시간 T2(△P2가 저장된)와 일치하는 새로운 시작시간부터, 밸브 수단을 열어 설비가 사용중일 때 보정된 오리피스가 유체도관 시스템과 연결되도록 하고 따라서 유입구를 통하여 시스템과 연결되도록 하며, 저장된 △P1또는 △P1를 나타내는 데이터를 데이터 저장수단으로부터 데이터 처리수단으로 입력하고, 데이터 처리수단은 압력검지수단에 의해 검지되는 시스템내 제 2 압력강하를 방정식 △P3= (△P1또는 △P2) × K, (여기서 K는 상수)으로 계산하고, △P3를 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고, 압력검지수단에 의해 검지되는 압력이 △P3까지 떨어지는데 걸린 시간 T3을 결정하고, T3을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단에 저장하고;
    T1또는 T2및 T3을 나타내는 데이터를 데이터 저장수단으로부터 이하의 수학식 2로 표시되는 방정식에 의해 시스템의 누출속도를 계산하도록 프로그램된 데이터 처리수단에 입력하고;
    계산된 누출속도를 데이터 표시수단에 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정방법.
    (수학식 2)
    누출속도 = {C × [보정된 누출속도] × T3}/ {(T1또는 T2) -T3}
    여기서, C는 상수
  8. 제 7 항에 있어서,
    K = {P0-(△P1또는 △P2)} / P0이고,
    데이터 저장수단은 초기 압력 P0를 나타내는 데이터를 저장하고, 데이터 저장수단으로부터 K를 계산하도록 프로그램된 데이터 처리수단에 P0또는 △P1또는 △P1를 나타내는 데이터가 입력되는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    K = {PL또는 P1} / P0이고, 데이터 저장수단은 초기압력 P0, 압력 Pℓ및 PL을 나타내는 데이터를 저장하고, 데이터 저장수단으로부터 P0, Pℓ및 PL을 나타내는 데이터가 K를 계산하도록 프로그램된 데이터 처리수단에 입력되는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    제어수단은 또한 현재 압력이 미리 결정된 최소압력보다 크지 않으면 시스템내 압력강하 측정을 시작하지 않도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    현재 압력이 미리 결정된 최소압력보다 작으면, 표시수단이 압력이 미리 결정된 최소압력보다 커야함을 표시하는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    제어수단은 현재 압력이 미리 결정된 최소압력보다 크면 시스템내 압력강하 측정을 시작하지 않도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    현재 압력이 미리 결정된 최소압력보다 크면, 제어수단은 밸브 수단을 열고 보정된 오리피스가 유체도관수단과 연통하도록 함으로써 제어수단이 밸브 수단을 닫고 유체도관 수단과 보정된오리피스간의 연통을 종료하도록 하는 미리 결정된 최소압력으로 압력이 떨어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  14. 제 6 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    제어수단은 또한 (a) T1이 미리 결정된 최소시간 Tmin보다 작은지 결정하고 그러하면 누출속도 결정과정이 종료되도록 하고 표시수단에 누출속도가 너무 커서 장치에 의해 정확하게 측정될 수 없음을 표시하고, (b) △P2가 미리 결정된 최소압력강하 △Pmin보다 작은지 결정하고 만약 그러하면 누출속도 결정 과정이 종료되도록 하고 표시수단에 누출이 너무 작아 장치에 의해 정확하게 측정될 수 없음을 표시하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  15. 제 6 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    제어수단은 또한 T3가 T1또는 T2(어느것이나 적용가능)보다 큰지 결정하고 만약 그러하면 누출속도 결정 과정이 종료되도록 하고 표시수단에 에러가 있음을 표시하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  16. 제 6 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    제어수단은 또한 개시수단에 의해 동작가능하고 압력센서에 의해 감지되는 유체압력이 데이터 표시수단에 의해 표시되도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  17. 제 6 항 내지 제 16 항중 어느 항에 있어서,
    제어수단은 또한 개시수단에 의해 동작가능하고 시작시간 부터 미리 결정된 시간 Ty까지 압력검지수단에 의해 측정되는 시스템내 압력강하 △Px를 측정하고, 데이터 표시수단이 미리 결정된 시간 Ty의 말기에 △Px및 Ty을 모두 표시하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    시작시간 및 시간 Ty사이에 표시수단이 일정 시간간격으로 현재 압력 및 Ty에 도달하기 까지 남은 시간을 표시하는 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  19. 제 6 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,
    밸브수단은 대기압에 대하여 개폐가능하도록 작동 가능하여 시스템내 압력강하가 측정되기 전에 유입수단을 통해 시스템으로부터 유입되는 유체가 도관수단 및 보정된 오리피스를 통해 플러쉬가능한 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정장치.
  20. 첨부 도면을 참조하여 이전에 설명된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정에 사용하는 방법.
  21. 첨부 도면을 참조하여 이전에 설명된 것을 특징으로 하는 유체누출속도 결정에 사용되는 장치.
KR1019980702871A 1995-10-19 1996-10-17 유체도관시스템누설검사장치및방법 KR100293116B1 (ko)

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